指向深度學習的高中生物單元教學情境創設策略

王強

【摘要】以“細胞的生命歷程”為例，從“創設大情境，服務單元學習”“創設任務型情境，促進深度學習”“創設應用型情境，評價深度學習”等三個方面闡述以深度學習為導向的高中生物單元教學的情境創設策略，促進深度學習，發展學科核心素養。

【關鍵詞】深度學習；單元教學；情境創設；細胞的生命歷程

在“細胞的生命歷程”單元教學中，為了激發學生對單元學習的求知欲，教師創設能統攝整個單元的大情境。通過創設任務型情境驅動學生主動學習，在完成學習任務的過程中形成生命觀念、發展科學思維、增強社會責任意識等達到落實生物學科核心素養的目的。單元學習結束后，創設應用型情境，引導學生對單元各課時知識進行有機地整合，運用所掌握的概念和思維方法來解決復雜情境的問題，形成更深層次的生物理論框架，促進學生的學習能力和思維水平的提高，進一步發展核心素養。

一、創設大情境，服務單元學習

單元教學往往由若干個與該教學主題相關的課時組成，教師需要先對各個課時內容以及它們之間的聯系做系統的分析，形成統攝整個單元的大概念，而大概念的學習需要創設與此相關的大情境，激發學生對本單元整體內容主動探索的興趣?！凹毎纳鼩v程”既是單元的學習主題，也是單元的大概念，與此概念相關的內容包括：細胞的增殖、細胞分化、細胞衰老和凋亡等一系列的細胞生命歷程，該歷程是微觀的、抽象而又復雜的。在第一個課時“細胞的增殖”一節教學中，教師可以創設大情境，即播放動畫視頻“受精卵的‘前世與‘今生”，讓學生直觀地了解人從發育的起點—受精卵開始，經過細胞的增殖，細胞的分化及凋亡等生命歷程，教師再根據視頻內容設計問題串：“每個人生命的起點都是從一個細胞（受精卵）開始，而一個成年人體細胞的數量數以億計，人體細胞是如何由最初的一個細胞發展到幾十萬億個的？在人體胚胎發育過程中，細胞數量的增多和細胞形態結構發生變化的原因是什么？在胎兒手的發育過程中是什么原因讓最初連在一起的五個手指最后發育成為單個的手指？”學生通過對上述問題的思考和主動探索，對本單元的學習形成整體認知結構。

二、創設任務型情境，促進深度學習

高考評價體系中所謂的“情境”即“問題情境”，指的是真實的問題背景，是以問題或任務為中心構成的活動場域。情境的重要價值在于將“具體知識”轉化為“學習任務”，教師在創設情境的過程中要注重學習情境和學習任務相結合，即創設任務型的教學情境，真實復雜的情境素材可以驅動學生將問題轉化為學習任務，主動參與學習，主動獲取新知。學生在任務型情境中通過抽象概括、模型建構等學習活動解決問題，同時達到深刻理解知識和提高學生思維品質的目的，再應用經深度學習所形成的生命觀念解釋生命現象，應用思維方法解決生產生活實踐問題，促進深度學習的發展。

1.創設任務型情境，深度建構概念形成生命觀念

生命觀念的形成是一個從生物學事實到生物學概念的過程，在“細胞分化”一節的教學中，為了讓學生深刻理解并掌握細胞分化的概念，教師可先創設細胞分化相關的真實情境并根據情境設計若干學習任務，通過任務驅動學生主動思考構建概念。

情境1：同一動（植）物個體存在形態結構和功能各不相同的細胞，但在胚胎發育早期，各個細胞彼此相似；來自同一個體的細胞，具有相同的遺傳信息，但這些細胞中處于關閉和活動中的基因各不相同。

任務1：討論人類的受精卵形成復雜的個體和植物的胚胎發育成完整植株過程中出現不同細胞、組織的原因；結合相關資料分析歸納細胞分化的實質。

情境2：在人體內，紅細胞的壽命為120d左右，而白細胞的壽命僅為5～7d。這些血細胞都是沒有增殖分裂能力。白血病患者的血液中正常的血細胞明顯減少，異常的白細胞大量出現，通過骨髓移植可以有效地治療白血病。

任務2：思考問題“為什么健康人的血細胞數量不會隨著血細胞的死亡而減少？”“為什么將正常人的骨髓移植到白血病患者的體內可以有效治療白血??？”

通過引導學生對以上學習情境的分析和理解，對學習任務的思考、討論和比較，將抽象化為具體，從現象到本質認識細胞的分化，在任務驅動下解決問題，在解決問題的基礎上歸納、概括構建細胞分化的概念，再經過進一步的抽象、概括形成生命觀念。

2.創設任務型情境，深度構建模型發展科學思維

細胞的有絲分裂過程是微觀的、抽象的，一直以來是本單元教學的難點，尤其是分裂的各時期染色體、染色單體、DNA三者數量的變化學生很容易混淆，為了讓學生在學習過程中更容易掌握，深刻理解有絲分裂的具體過程，在教學中教師可以運用圖示、模型建構、實物模擬等方式創設任務型情境，引導學生主動參與模擬、體驗有絲分裂的過程。

情境1：多媒體展示顯微鏡下熒光標記細胞分裂的動態視頻。

任務1：畫出一條染色體在細胞分裂過程中的形態變化簡圖。

情境2：用細鐵絲制作染色體的物理模型。

任務2：模擬有絲分裂過程中染色體行為的行為變化。

情境3：假定某生物的一個體細胞中的DNA數和染色體數均為4或者2N。

任務3：分別推演出有絲分裂各時期的染色體、染色單體、DNA三者的數量變化并用曲線圖來表示。

創設上述的任務情境，引導學生根據真實情境和假設構建有絲分裂的物理模型和數學模型，使微觀抽象的有絲分裂過程變成直觀的演繹，讓學生明確有絲分裂的概念，再利用已經掌握的概念去判斷、分析和解釋有絲分裂過程中DNA、染色體和染色單體等的變化規律，在構建有絲分裂變化模型和推演三個曲線圖的過程中完成思維的轉換和顯化，有助于發展學生抽象概括的科學思維。

3.創設任務型情境，深度感悟生命增強社會責任

社會責任是高中生物核心素養的重要組成部分，課程標準對學生提出了社會責任的要求，強調學生要積極運用生物的知識和方法關注社會議題，參與并理解性的解釋和判斷，解決現實生產生活中的問題，主動向他人宣傳關愛生命的觀念和知識等。生物課程是培養社會責任的重要載體，對生命的尊重和理解是形成正確生命觀的前提，也是尊重生命、關愛他人的基礎，生物學的很多內容都與此有關，“細胞衰老和死亡”就是比較經典的一個例子。

情境1：多媒體展示2幅圖片（嬰兒和老年人）。

任務1：通過比較、分析2幅圖片中二者外在特征的區別，概述細胞衰老的具體特征。

情境2：教材中人體內某些特定細胞的壽命和分裂能力的關系圖表、年齡因素與細胞衰老關系的實驗資料。

任務2：嘗試從細胞衰老的特征去解釋原因，構建細胞衰老與個體衰老的關系模型。查找資料并結合教材，描述細胞衰老的特征，并嘗試從細胞衰老角度來解釋個體衰老。

任務3：利用課余時間查詢細胞衰老的機制和細胞衰老有關的最新科研發現，以小組為單位制作一期關于關愛老年人的手抄報。

細胞衰老是微觀的過程，通過創設以上的學習情境，引導學生先了解細胞衰老的特征（形態），再進一步探究細胞衰老的具體原因（物質變化），從宏觀到微觀的認知邏輯，從而能辯證地看待細胞衰老和個體衰老是正常的生命現象，理性看待衰老和死亡，形成正確的生命觀。思考并討論人口老齡化社會及其可能帶來的問題，幫助學生形成理解并關愛老年人的社會責任意識。

三、創設應用型情境，評價深度學習

實際上，不僅在教學中要創設情境，在測評學生生物學學科核心素養的發展狀況時，同樣需要設置情境。在單元教學過程中不僅要落實核心素養的培養，還要解決學生經過單元學習后核心素養的評價問題。單元綜合評價應重在評估學生對大概念的掌握情況，創設的情境要指向深度學習和學科核心素養的發展，情境要從科研成果、生產生活問題等角度出發，又要能呼應學習單元的大概念，讓學生的觀念、思維、能力和意識在應用生物學概念和原理解決具體問題中得以體現，使評價不僅能評估學生的深度學習程度，也能促進學生核心素養發展。

經“細胞的生命歷程”單元學習后，教師可設置以下學習情境：干細胞是一種具有自我復制能力的多潛能細胞，具有很強的分化能力，經其自我復制和分化，可增加我們身體功能細胞的數量和活性以代替衰老、損傷的功能性細胞，再生其退化的功能，是人體功能強大的修復師和建設者?？茖W家通過將干細胞回輸進人體內，在損傷性信號的刺激下，干細胞能夠向受損器官、組織主動遷移、分化并歸巢到受損病灶，從而對受損細胞進行全面的、根源上的修復。從根本上達到延緩衰老、疾病防治、改善亞健康的目的。

以上情境涉及到細胞的增殖、分化和衰老等內容，圍繞“細胞的生命歷程”這一核心概念，教師要精心設置一系列的問題引導學生運用經過單元學習初步形成的生命觀念、思維方法、社會責任意識等對以上問題進行思考并回答。具體如下：

如果沒有類似干細胞之類的細胞，人體將會怎么樣？干細胞的增殖和分化對人類的健康有何意義？細胞衰老是否等于個體衰老？二者之間有什么關系？通過學生思考和討論，將細胞的增殖、分化以及衰老凋亡等生命歷程有機聯系起來，讓知識從碎片化走向整體化，從次位概念到大概念的形成和深度學習的評價都有非常重要的意義。

總之，在高中生物的單元教學中，教師要善于通過創設各種滿足學生學習需求的學習情境，通過情境導向、任務驅動、知識整合、綜合評價等策略促進學生的深度學習，使學生在深度學習中逐步發展生物學學科核心素養。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部.普通高中生物學課程標準（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]吳成軍.生物學學科核心素養的教學與評價[M].上海：華東師范大學出版社，2020.

（基金項目：本文系海南省教育科學規劃課題2021年度專項課題“指向深度學習的高中生物學單元教學設計”的研究成果，課題編號為QJH202110065）